什么是虚拟机？什么是虚拟化？

在日新月异的科技世界中，虚拟化技术如同一座桥梁，连接着现实与数字的鸿沟，为我们打开了全新的计算维度。虚拟机，这一概念，自其诞生以来，就以其独特的魅力和强大的功能，深深地影响了软件开发、系统测试和云计算等多个领域。即使目前你还不了解它的应用，你应该也听过虚拟机的大名。

那么虚拟机到底是什么？虚拟机真的那么好用吗？让我们一起揭开虚拟机的神秘面纱，走进这个充满无限可能的世界吧！

1什么是虚拟机

虚拟机（Virtual Machine）是一种软件模拟出的计算机系统，它可以在实际的物理计算机（称为宿主机或主机）上运行但与物理机隔离，表现出一个独立的计算机硬件系统，这使得用户可以在同一台机器上同时运行多个不同的操作系统和应用环境。

2什么是虚拟化

虚拟化是虚拟机的核心。虚拟化这种技术通过创建虚拟的计算环境，将物理资源（如处理器、内存、存储和网络）抽象化。

常见的虚拟化类型包括：

服务器虚拟化：允许多个操作系统实例在单个物理服务器上运行，每个实例称为一个虚拟机。

就像一个大型公寓楼，每个公寓都是一个独立的生活空间（虚拟机），它们共享同一栋楼的设施（物理服务器），但每个公寓内部都像是有自己的房子一样，互不干扰。

桌面虚拟化：让用户可以在远程服务器上运行桌面环境，而无需在本地设备上安装完整操作系统。

就像在云端租用一个个人办公室，你可以在任何地方通过网络访问这个办公室，而不需要在自己的小房间（本地设备）里装修和维护整个办公环境。

应用虚拟化：将应用程序从操作系统中分离出来，使其可以在任何支持的设备上运行，而无需安装。

就像使用流媒体服务（Netflix、Apple Music）看电影，你不需要在自己的电视上安装DVD播放器，只需连接网络，就可以在任何支持的设备上观看电影。

存储虚拟化：将多个物理存储设备组合成一个逻辑存储池，简化管理和提供更好的资源利用率。

就像一个大型图书馆，将许多书架（物理存储设备）合并成一个大的检索系统，读者可以更容易地找到想要的书籍，同时图书馆也更有效地利用了空间。

网络虚拟化：通过软件定义网络（SDN）技术，将网络功能从硬件中分离出来，实现更灵活的网络配置和管理。

就像交通指挥中心，它将各种交通信号和路线（网络功能）集中管理，可以根据需要灵活调整路线，使得车辆（数据）更高效地流动。

容器化：如Docker等技术，提供轻量级的虚拟化，允许应用程序及其依赖项在一个可移植的容器中运行，相比虚拟机更高效。

就像使用露营车，它包含了烹饪所需的所有工具和调料（应用程序及其依赖项），可以随时随地使用，而且比带整个厨房（虚拟机）更轻便、更节省空间。

3虚拟化需要什么

实现虚拟化通常涉及以下几种关键设备和软件组件：

1. 虚拟机管理程序（VMM）：负责在物理硬件上创建和管理虚拟机的软件。它直接与硬件交互，为多个虚拟机提供资源分配和隔离。

VMware vSphere (ESXi)：商业虚拟化平台，提供强大的虚拟机管理功能。

Microsoft Hyper-V：微软提供的虚拟化解决方案，适用于Windows环境。

KVM (Kernel-based Virtual Machine)：开源的Linux内核模块，与QEMU（Quick Emulator，是一个开源的全系统模拟器，它能够模拟各种不同的计算机硬件，使得可以在一种架构的计算机上运行另一种架构的操作系统和软件。）结合使用提供虚拟化功能。

Xen：开源的全虚拟化解决方案，常用于云计算环境。

2. 虚拟化管理平台（Virtualization Management Software）：提供图形用户界面（GUI）或命令行接口（CLI），使得管理员可以创建、配置、启动、停止和监控虚拟机。

典型例子：VMware vCenter、Microsoft System Center Virtual Machine Manager、OpenStack。

说明

即虚拟机管理程序是底层的执行环境，而管理平台是用于控制和操作这个环境的上层应用。

3. 宿主机（Host Machine）：运行虚拟化软件的物理服务器。

4. 虚拟机（Guest Machines）：在虚拟化环境中运行的操作系统实例。

典型例子：可以是Windows Server, Linux发行版（如Ubuntu, CentOS）等。

5. 根据不同的虚拟化需要，选择不同的虚拟化设备/软件。

网络虚拟化设备：

典型例子：NSX-T (VMware)、Open vSwitch、Cisco Nexus 1000V。

存储虚拟化设备/软件：

典型例子：VMware vSAN、NetApp Data ONTAP、EMC VPLEX。

客户端/桌面虚拟化软件：

典型例子：Citrix XenDesktop、VMware Horizon、Microsoft Remote Desktop Services。

应用虚拟化软件：

典型例子：Citrix XenApp、VMware Horizon App Manager。

4如何实现服务器虚拟化

目前我们最常提到的、比较常接触的其实是服务器虚拟化~

当你使用Google Drive、Dropbox或其他云存储服务时，你的文件实际上是存储在由虚拟服务器组成的大型数据中心中。这些虚拟服务器是由物理服务器资源分割和管理的。当我们使用Gmail、Microsoft Office 365或Adobe Creative Cloud等在线应用时，计算和存储都在远程的虚拟服务器上进行。就连Facebook、Instagram、Twitter等社交媒体平台背后都依赖于大规模的服务器集群，其中很多是虚拟化的，以提高效率和灵活性。

实现服务器虚拟化通常涉及以下步骤：

硬件准备：需要一台或多台具有足够处理能力、内存、存储和网络资源的服务器。

安装虚拟化管理平台。

利用VMM创建和配置虚拟机：可以创建多个虚拟机（VM），每个VM都有自己独立的操作系统和配置。配置虚拟机包括分配CPU核心数、内存大小、磁盘空间和网络设置等。

安装操作系统：在每个虚拟机内安装所需的操作系统，可以是不同的类型，如Windows、Linux、Unix等。

配置网络：建立网络连接以进行通信，可选择以下方式：

- 桥接模式：虚拟机直接连接到物理网络，拥有独立的IP地址。

- NAT模式：通过虚拟化平台的NAT服务共享物理主机的IP地址。

- 内部网络/私有网络：仅限于虚拟机之间的通信。

管理与监控：使用虚拟化管理平台（如VMware vCenter、Hyper-V Manager或KVM的管理工具）来操作和管理虚拟机管理程序以及在其上运行的软件，包括启动、停止、迁移、备份和资源调整等操作。

应用部署与更新：在每个虚拟机上安装和配置应用程序，并进行必要的更新和维护。

5虚拟机真的那么好用吗

1. 资源隔离：每个虚拟机都有自己的内存、CPU资源。

2. 可移植性：虚拟机文件可以作为一个完整的系统包在不同的硬件或网络环境中迁移，无需重新配置。

3. 历史快照：虚拟机可以创建和回滚到特定时间点。

4. 硬件成本：多台虚拟机可以在一台物理服务器上运行。

开发和测试环境中，可以避免一个应用的问题影响到其他应用，同时允许多个项目并行开发和测试。虚拟机可以作为安全的沙箱环境来运行不信任的代码或测试潜在的恶意软件，不会对主机系统造成威胁。

云计算中，虚拟机允许服务提供商在同一物理硬件上为多个客户提供服务，每个客户都拥有自己的独立虚拟环境，确保数据安全和隐私。

对云服务提供商和灾难恢复策略来说，使用虚拟机可以轻松地在数据中心之间移动工作负载。

资源管理和优化中，管理员可以根据需要动态调整虚拟机的资源分配，如CPU、内存和磁盘空间，以应对不同时间段的性能需求。

系统更新或实验性配置中，如果出现问题，通过操作配置可以使虚拟机快速恢复到之前的状态。

减少了对物理硬件的需求，降低了硬件成本和数据中心的空间需求。

总的来说，虚拟机技术无疑是现代计算领域的一项重要创新。它提供了一种高效、安全且灵活的环境，允许用户在同一台物理设备上运行多个独立的操作系统和应用程序，而不会相互干扰对于企业和个人用户而言，它确实带来了诸多便利，如便捷的系统迁移、故障隔离以及资源管理优化。虚拟机凭借其独特的优势，已经并将继续在各种场景中发挥重要作用，是现代信息技术领域不可或缺的一部分。